Moving ALiITSVertex to AliESDVertex
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITSVertexerIons.cxx
1 #include <AliITSVertexerIons.h>
2 #include "stdlib.h"
3 #include <TMath.h>
4 #include <TRandom.h>
5 #include <TObjArray.h>
6 #include <TROOT.h>
7 #include <TFile.h>
8 #include <TTree.h>
9 #include <Riostream.h>
10
11 #include "AliRun.h"
12 #include "AliITS.h"
13 #include "AliITSgeom.h"
14 #include "AliITSLoader.h"
15 #include "AliITSRecPoint.h"
16 #include "AliGenerator.h"
17 #include "AliMagF.h"
18
19 #include <TH1.h>
20 #include <TF1.h>
21 #include <TCanvas.h>
22 #include <AliESDVertex.h>
23 #include <TObjArray.h>
24 #include <TObject.h>
25 #include <AliITSVertexerPPZ.h>
26 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
27 // AliITSVertexerIons is a class for full 3D primary vertex         //
28 // finding optimized for Ion-Ion interactions                       //
29 //                                                                  // 
30 //                                                                  //
31 //                                                                  //
32 //                                                                  //
33 // Written by Giuseppe Lo Re and Francesco Riggi                    //
34 //
35 // Giuseppe.Lore@ct.infn.it                                         //
36 // Franco.Riggi@ct.infn.it                                          //
37 //                                                                  //
38 // Release date: May 2001                                           //
39 //                                                                  //
40 //                                                                  //       
41 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
42
43 ClassImp(AliITSVertexerIons)
44
45
46
47   //______________________________________________________________________
48   AliITSVertexerIons::AliITSVertexerIons():AliITSVertexer() {
49   // Default Constructor
50
51   fITS = 0;
52   SetNpThreshold();
53 }
54
55 //______________________________________________________________________
56 AliITSVertexerIons::AliITSVertexerIons(TString fn):AliITSVertexer(fn) {
57   // Standard constructor
58   
59   fITS = 0;
60   SetNpThreshold();
61 }
62
63
64 //______________________________________________________________________
65 AliITSVertexerIons::~AliITSVertexerIons() {
66   // Default Destructor
67   fITS = 0;
68 }
69
70 //______________________________________________________________________
71 AliESDVertex* AliITSVertexerIons::FindVertexForCurrentEvent(Int_t evnumber){
72   // Defines the AliESDVertex for the current event
73   fCurrentVertex = 0;
74   Double_t position[3];
75   Double_t resolution[3];
76   Double_t snr[3];
77   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
78   AliITSLoader* itsloader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
79   if(!fITS) { 
80     fITS =(AliITS *)gAlice->GetDetector("ITS");
81     if(!fITS) {
82       Error("FindVertexForCurrentEvent","AliITS object was not found");
83       return fCurrentVertex;
84     }
85   }
86   fITS->SetTreeAddress();
87   AliITSgeom *g2 = fITS->GetITSgeom(); 
88   TClonesArray  *recpoints = fITS->RecPoints();
89   AliITSRecPoint *pnt;
90
91   Int_t nopoints1 = 0;                                         
92   Int_t nopoints2 = 0;
93   Double_t vzero[3];
94   Double_t aspar[2];
95      
96   //------------ Rough Vertex evaluation ---------------------------------   
97
98   Int_t i,npoints,ipoint,j,k,max,binmax;
99   Double_t zCentroid;
100   Float_t l[3], p[3];
101
102   Double_t mxpiu = 0;
103   Double_t mxmeno = 0;
104   Double_t mypiu = 0;
105   Double_t mymeno = 0;
106    
107   TH1F *hITSz1         = new TH1F("hITSz1","",100,-14.35,14.35);
108   TTree *tr =  itsloader->TreeR(); 
109   for(i=g2->GetStartSPD();i<=g2->GetLastSPD();i++) 
110     {
111       fITS->ResetRecPoints();
112       tr->GetEvent(i);    
113       npoints = recpoints->GetEntries();
114       for (ipoint=0;ipoint<npoints;ipoint++) {
115         pnt = (AliITSRecPoint*)recpoints->UncheckedAt(ipoint);
116         l[0]=pnt->GetX();
117         l[1]=0;
118         l[2]=pnt->GetZ();
119         g2->LtoG(i, l, p);
120         if(i<80 && TMath::Abs(p[2])<14.35) {         
121           if(p[0]>0) mxpiu++; 
122           if(p[0]<0) mxmeno++; 
123           if(p[1]>0) mypiu++; 
124           if(p[1]<0) mymeno++; 
125           hITSz1->Fill(p[2]);       
126         }
127         if(i>=80 && TMath::Abs(p[2])<14.35) nopoints2++;
128       }       
129     }  
130   
131   nopoints1 = (Int_t)(hITSz1->GetEntries()); 
132            
133   aspar[0] = (mxpiu-mxmeno)/(mxpiu+mxmeno);
134   aspar[1] = (mypiu-mymeno)/(mypiu+mymeno); 
135    
136   vzero[0] = 5.24441*aspar[0]; 
137   vzero[1] = 5.24441*aspar[1]; 
138
139   zCentroid=  TMath::Abs(hITSz1->GetMean()); 
140   vzero[2] = -5.31040e-02+1.42198*zCentroid+7.44718e-01*TMath::Power(zCentroid,2)
141     -5.73426e-01*TMath::Power(zCentroid,3)+2.01500e-01*TMath::Power(zCentroid,4)          
142     -3.34118e-02*TMath::Power(zCentroid,5)+2.20816e-03*TMath::Power(zCentroid,6);
143    
144   if(hITSz1->GetMean()<0) vzero[2] = -vzero[2];
145    
146   //cout << "\nXvzero: " << vzero[0] << " cm" << "";
147   //cout << "\nYvzero: " << vzero[1] << " cm" << "";
148   //cout << "\nZvzero: " << vzero[2] << " cm" << "\n";
149
150   delete hITSz1;
151
152   Double_t dphi,r,deltaZ,a,b;
153   Int_t np1=0;
154   Int_t np2=0;
155   Int_t niter=0;
156    
157   Double_t deltaPhiZ = 0.08;
158    
159   Float_t mag[3];
160   Float_t origin[3];
161   for(Int_t okm=0;okm<3;okm++) origin[okm]=0;
162   gAlice->Field()->Field(origin,mag);
163
164   deltaPhiZ = deltaPhiZ*TMath::Abs(mag[2])/2;
165   Double_t deltaPhiXY = 1.0;   
166
167   //cout << "\ndeltaPhiZ: " << deltaPhiZ << " deg" << "\n";   
168   //cout << "deltaPhiXY: " << deltaPhiXY << " deg" << "\n";   
169    
170   Double_t *z1, *z2, *y1, *y2, *x1, *x2, *phi1, *phi2, *r1, *r2;
171   z1=new Double_t[nopoints1];
172   z2=new Double_t[nopoints2];
173   y1=new Double_t[nopoints1];
174   y2=new Double_t[nopoints2];
175   x1=new Double_t[nopoints1];
176   x2=new Double_t[nopoints2];
177   phi1=new Double_t[nopoints1];
178   phi2=new Double_t[nopoints2];
179   r1=new Double_t[nopoints1];
180   r2=new Double_t[nopoints2];
181         
182   deltaZ = 4.91617e-01+2.67567e-02*vzero[2]+1.49626e-02*TMath::Power(vzero[2],2); 
183   Float_t multFactorZ = 28000./(Float_t)nopoints1;
184   Int_t nbin=(Int_t)((deltaZ/0.005)/multFactorZ);
185   Int_t nbinxy=250;
186   Int_t *vectorBinZ,*vectorBinXY;
187   vectorBinZ=new Int_t[nbin];
188   vectorBinXY=new Int_t[nbinxy];
189   Float_t f1= 0;
190   Float_t f2= 0;
191   Double_t sigma,averagebg;
192      
193   TH1D *hITSZv         = new TH1D("hITSZv","",nbin,vzero[2]-deltaZ,vzero[2]+deltaZ);
194   TH1D *hITSXv         = new TH1D("hITSXv","",nbinxy,-3,3);
195   TH1D *hITSYv         = new TH1D("hITSYv","",nbinxy,-3,3);
196
197   //cout << "deltaZeta: " << deltaZ << " cm" << "\n";   
198    
199    
200  start:   
201
202   hITSZv->Add(hITSZv,-1);
203   hITSXv->Add(hITSXv,-1);
204   hITSYv->Add(hITSYv,-1);
205
206   np1=np2=0;
207
208
209   for(i=g2->GetStartSPD();i<=g2->GetLastSPD();i++) 
210     {
211       fITS->ResetRecPoints(); 
212       itsloader->TreeR()->GetEvent(i);
213       npoints = recpoints->GetEntries();
214       for (ipoint=0;ipoint<npoints;ipoint++) {
215                
216         pnt = (AliITSRecPoint*)recpoints->UncheckedAt(ipoint);
217         l[0]=pnt->GetX();
218         l[1]=0;
219         l[2]=pnt->GetZ();
220         g2->LtoG(i, l, p);
221               
222         if(i<80 && TMath::Abs(p[2])<14.35) {
223           p[0]=p[0]-vzero[0];
224           p[1]=p[1]-vzero[1];
225           r=TMath::Sqrt(TMath::Power(p[0],2)+TMath::Power(p[1],2));
226           y1[np1]=p[1];
227           x1[np1]=p[0];
228           z1[np1]=p[2]; 
229           r1[np1]=r;
230           phi1[np1]=PhiFunc(p);
231           np1++;
232         }
233
234         if(i>=80 &&  TMath::Abs(p[2])<14.35) { 
235           p[0]=p[0]-vzero[0];
236           p[1]=p[1]-vzero[1];
237           r=TMath::Sqrt(TMath::Power(p[0],2)+TMath::Power(p[1],2));
238           y2[np2]=p[1];
239           x2[np2]=p[0];
240           z2[np2]=p[2];
241           r2[np2]=r;
242           phi2[np2]=PhiFunc(p);
243           np2++;
244         }
245                         
246       }
247     }
248
249   //------------------ Correlation between rec points ----------------------
250     
251   
252   if(np1<fNpThreshold) {
253     /*    cout << "Warning: AliITSVertexerIons finder is not reliable for low multiplicity events. May be you have to use AliITSVertexerPPZ.\n";
254           position[0]=vzero[0];
255           position[1]=vzero[1];
256           position[2]=vzero[2];
257           resolution[0]=-123;
258           resolution[1]=-123;
259           resolution[2]=-123;
260           snr[0]=-123;
261           snr[1]=-123;
262           snr[2]=-123;
263           Char_t name[30];
264           sprintf(name,"Vertex");
265           fCurrentVertex = new AliESDVertex(position,resolution,snr,name);
266           return fCurrentVertex;*/
267
268     Warning("FindVertexForCurrentEvent","AliITSVertexerIons finder is not reliable for low multiplicity events. Switching to AliITSVertexerPPZ with default parameters...\n");
269     Warning("FindVertexForCurrentEvent","N rec points = %d - Threshold is %d",np1,fNpThreshold);
270     AliITSVertexerPPZ *dovert = new AliITSVertexerPPZ("default");
271     fCurrentVertex =dovert->FindVertexForCurrentEvent(rl->GetEventNumber());
272     delete dovert;
273     return fCurrentVertex;
274   }
275
276
277   for(j=0; j<(np2)-1; j++) {
278     for(k=0; k<(np1)-1; k++) { 
279       dphi=TMath::Abs(phi1[k]-phi2[j]);
280       if(dphi>180) dphi = 360-dphi;
281       if(dphi<deltaPhiZ && TMath::Abs((z1[k]-(z2[j]-z1[k])/((r2[j]/r1[k])-1))-vzero[2])
282          <deltaZ) hITSZv->Fill(z1[k]-(z2[j]-z1[k])/((r2[j]/r1[k])-1));        
283     }
284   }
285       
286   //cout << "\nNumber of used pairs: \n";
287
288   a = vzero[2]-deltaZ; 
289   b = vzero[2]+deltaZ; 
290   max=(Int_t) hITSZv->GetMaximum();
291   binmax=hITSZv->GetMaximumBin();
292   sigma=0;
293   for(i=0;i<nbin;i++) vectorBinZ[i]=(Int_t)hITSZv->GetBinContent(i);
294   for(i=0;i<10;i++) f1=f1+vectorBinZ[i]/10;
295   for(i=nbin-10;i<nbin;i++) f2=f2+vectorBinZ[i]/10;
296   averagebg=(f1+f2)/2;
297   for(i=0;i<nbin;i++) {
298     if(vectorBinZ[i]-averagebg>(max-averagebg)*0.4 && 
299        vectorBinZ[i]-averagebg<(max-averagebg)*0.7) {
300       sigma=hITSZv->GetBinCenter(binmax)-hITSZv->GetBinCenter(i);
301       sigma=TMath::Abs(sigma);
302       if(sigma==0) sigma=0.05;
303     }
304   }
305   
306   
307   TF1 *fz = new TF1 ("fz","([0]*exp(-0.5*((x-[1])/[2])*((x-[1])/[2])))+[3]",a,b);  
308   
309   fz->SetParameter(0,max);
310   if(niter==0) {Double_t temp = hITSZv->GetBinCenter(binmax); vzero[2]=temp;}
311   fz->SetParameter(1,vzero[2]);
312   fz->SetParameter(2,sigma); 
313   fz->SetParameter(3,averagebg);  
314   fz->SetParLimits(2,0,999);
315   fz->SetParLimits(3,0,999);
316   
317   hITSZv->Fit("fz","RQ0");
318   
319   snr[2] = fz->GetParameter(0)/fz->GetParameter(3);
320   if(snr[2]<0.) { 
321     Error("FindVertexForCurrentEvent","\nNegative Signal to noise ratio for z!!!\n");
322     Error("FindVertexForCurrentEvent","The algorithm cannot find the z vertex position.\n");
323     //    exit(123456789);
324     return fCurrentVertex;
325   }
326   else {
327     position[2] = fz->GetParameter(1);
328     if(position[2]<0) 
329       {
330         position[2]=position[2]-TMath::Abs(position[2])*1.11/10000;
331       }
332     else
333       {
334         position[2]=position[2]+TMath::Abs(position[2])*1.11/10000;
335       }
336   }
337   resolution[2] = fz->GetParError(1);
338   
339   for(j=0; j<(np2)-1; j++) {
340     for(k=0; k<(np1)-1; k++) { 
341       dphi=TMath::Abs(phi1[k]-phi2[j]);
342       if(dphi>180) dphi = 360-dphi;
343       if(dphi>deltaPhiXY) continue;
344       if(TMath::Abs((z1[k]-(z2[j]-z1[k])/((r2[j]/r1[k])-1))-position[2])
345          <4*resolution[2]) {
346         hITSXv->Fill(vzero[0]+(x2[j]-((x2[j]-x1[k])/(y2[j]-y1[k]))*y2[j]));
347         hITSYv->Fill(vzero[1]+(y2[j]-((y2[j]-y1[k])/(x2[j]-x1[k]))*x2[j]));
348       }
349     }
350   }
351   
352   TF1 *fx = new TF1("fx","([0]*exp(-0.5*((x-[1])/[2])*((x-[1])/[2])))+[3]",vzero[0]-0.5,vzero[0]+0.5);  
353   
354   max=(Int_t) hITSXv->GetMaximum();
355   binmax=hITSXv->GetMaximumBin();
356   sigma=0;
357   f1=f2=0;
358   for(i=0;i<nbinxy;i++) vectorBinXY[i]=(Int_t)hITSXv->GetBinContent(i);
359   for(i=0;i<10;i++) f1=f1+vectorBinXY[i]/10;
360   for(i=nbinxy-10;i<nbinxy;i++) f2=f2+vectorBinXY[i]/10;
361   averagebg=(f1+f2)/2;
362   for(i=0;i<nbinxy;i++) {
363     if(vectorBinXY[i]-averagebg>(max-averagebg)*0.4 && 
364        vectorBinXY[i]-averagebg<(max-averagebg)*0.7) {
365       sigma=hITSXv->GetBinCenter(binmax)-hITSXv->GetBinCenter(i);
366       sigma=TMath::Abs(sigma);
367       if(sigma==0) sigma=0.05;
368     }
369   }
370   
371   
372   fx->SetParameter(0,max);
373   fx->SetParameter(1,vzero[0]);
374   fx->SetParameter(2,sigma); 
375   fx->SetParameter(3,averagebg);
376   
377   hITSXv->Fit("fx","RQ0"); 
378   
379   snr[0] = fx->GetParameter(0)/fx->GetParameter(3);
380   
381   if(snr[0]<0.) { 
382     Error("FindVertexForCurrentEvent","\nNegative Signal to noise ratio for x!\n");
383     Error("FindVertexForCurrentEvent","The algorithm cannot find the x vertex position\n");
384     //   exit(123456789);  
385     return fCurrentVertex;
386   }
387   else {
388     position[0]=fx->GetParameter(1);
389     resolution[0]=fx->GetParError(1);
390   }
391   
392   TF1 *fy = new TF1("fy","([0]*exp(-0.5*((x-[1])/[2])*((x-[1])/[2])))+[3]",vzero[1]-0.5,vzero[1]+0.5);  
393   
394   max=(Int_t) hITSYv->GetMaximum();
395   binmax=hITSYv->GetMaximumBin();
396   sigma=0;
397   f1=f2=0;
398   for(i=0;i<nbinxy;i++) vectorBinXY[i]=(Int_t)hITSYv->GetBinContent(i);
399   for(i=0;i<10;i++) f1=f1+vectorBinXY[i]/10;
400   for(i=nbinxy-10;i<nbinxy;i++) f2=f2+vectorBinXY[i]/10;
401   averagebg=(f1+f2)/2;
402   for(i=0;i<nbinxy;i++) {
403     if(vectorBinXY[i]-averagebg>(max-averagebg)*0.4 && 
404        vectorBinXY[i]-averagebg<(max-averagebg)*0.7) {
405       sigma=hITSYv->GetBinCenter(binmax)-hITSYv->GetBinCenter(i);
406       sigma=TMath::Abs(sigma);
407       if(sigma==0) sigma=0.05;
408     }
409   }
410   
411   fy->SetParameter(0,max);
412   fy->SetParameter(1,vzero[1]);
413   fy->SetParameter(2,sigma); 
414   fy->SetParameter(3,averagebg);
415   
416   hITSYv->Fit("fy","RQ0"); 
417   
418   snr[1] = fy->GetParameter(0)/fy->GetParameter(3);
419   if(snr[1]<0.) {   
420     Error("FindVertexForCurrentEvent","\nNegative Signal to noise ratio for y!\n");
421     Error("FindVertexForCurrentEvent","The algorithm cannot find the y vertex position.\n");
422     //    exit(123456789); 
423     return fCurrentVertex;
424   }
425   else {
426     position[1]=fy->GetParameter(1);
427     resolution[1]=fy->GetParError(1);
428   }
429   
430     
431   /*cout << "iter = " << niter << " -> x = " << position[0] << endl;
432     cout << "iter = " << niter << " -> y = " << position[1] << endl;
433     cout << "iter = " << niter << " -> z = " << position[2] << endl;
434     cout << "---\n";*/
435
436   niter++;
437    
438   vzero[0] = position[0];
439   vzero[1] = position[1];
440   vzero[2] = position[2];
441
442   if(niter<3) goto start;  // number of iterations
443    
444
445   cout<<"Number of iterations: "<<niter<<endl;
446   cout << "\nNo. of Points on the two pixel layers: "<<np1<<" "<<np2<<endl; 
447  
448   delete [] z1;
449   delete [] z2;
450   delete [] y1;
451   delete [] y2;
452   delete [] x1;
453   delete [] x2;
454   delete [] r1;
455   delete [] r2;
456   delete [] phi1;
457   delete [] phi2;
458   delete [] vectorBinZ;
459   delete [] vectorBinXY;
460    
461   delete hITSZv;
462   delete hITSXv;
463   delete hITSYv;
464   Char_t name[30];
465   //  sprintf(name,"Vertex_%d",evnumber);
466   if(fDebug>0)Info("FindVertexForCurrentEvent","Vertex found for event %d",evnumber);
467   sprintf(name,"Vertex");
468   fCurrentVertex = new AliESDVertex(position,resolution,snr,name);
469   return fCurrentVertex;
470 }
471
472 //______________________________________________________________________
473 Double_t AliITSVertexerIons::PhiFunc(Float_t p[]) {
474   Double_t phi=0;
475
476   if(p[1]>0 && p[0]>0) phi=(TMath::ATan((Double_t)(p[1]/p[0]))*57.29578);
477   if(p[1]>0 && p[0]<0) phi=(TMath::ATan((Double_t)(p[1]/p[0]))*57.29578)+180;
478   if(p[1]<0 && p[0]<0) phi=(TMath::ATan((Double_t)(p[1]/p[0]))*57.29578)+180;
479   if(p[1]<0 && p[0]>0) phi=(TMath::ATan((Double_t)(p[1]/p[0]))*57.29578)+360;
480   return phi;
481 }
482
483 //______________________________________________________________________
484 void AliITSVertexerIons::FindVertices(){
485   // computes the vertices of the events in the range FirstEvent - LastEvent
486   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
487   AliITSLoader* itsloader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
488   itsloader->LoadRecPoints("read");
489   for(Int_t i=fFirstEvent;i<=fLastEvent;i++){
490     rl->GetEvent(i);
491     FindVertexForCurrentEvent(i);
492     if(fCurrentVertex){
493       WriteCurrentVertex();
494     }
495     else {
496       if(fDebug>0){
497         cout<<"Vertex not found for event "<<i<<endl;
498       }
499     }
500   }
501 }
502
503 //________________________________________________________
504 void AliITSVertexerIons::PrintStatus() const {
505   // Print current status
506   cout <<"=======================================================\n";
507   cout <<" Debug flag: "<<fDebug<<endl;
508   cout<<"First event to be processed "<<fFirstEvent;
509   cout<<"\n Last event to be processed "<<fLastEvent<<endl;
510   if(fCurrentVertex)fCurrentVertex->PrintStatus();
511 }